張掖黑河濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)服務(wù)功能價值評估

孔東升, 張 灝

1 河西學(xué)院, 張掖 734000 2 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 蘭州 730070

張掖黑河濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)服務(wù)功能價值評估

孔東升1,*, 張 灝2

1 河西學(xué)院, 張掖 734000 2 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 蘭州 730070

張掖黑河濕地國家級自然保護(hù)區(qū)地處內(nèi)陸干旱區(qū)，是西北典型的內(nèi)陸河流濕地生態(tài)系統(tǒng)，具有多種重要的生態(tài)服務(wù)功能。通過野外調(diào)查和實驗室分析，借助市場價值法、碳稅法、影子工程法、生態(tài)價值法、旅行費用法等生態(tài)服務(wù)功能評估方法，對研究區(qū)濕地的各項生態(tài)功能進(jìn)行了價值估算。結(jié)果表明，黑河濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)服務(wù)功能總價值約為32.89×108元，其中各生態(tài)服務(wù)功能的價值量依次為：調(diào)蓄洪水功能>濕地固碳釋氧功能>旅游休閑功能>提供水源功能>氣候調(diào)節(jié)功能>物質(zhì)生產(chǎn)功能>生物棲息地功能>科研教育價值功能>降解污染物功能。直觀的貨幣價值突顯了保護(hù)區(qū)濕地對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性，同時也為我國濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和管理提供科學(xué)的理論依據(jù)。

生態(tài)服務(wù)功能; 價值評估; 直接利用價值; 間接利用價值; 黑河濕地自然保護(hù)區(qū)

濕地獨特而又富有生命力的生態(tài)系統(tǒng)[1- 2]具有多重服務(wù)功能，潛藏著巨大的效益，包括物質(zhì)生產(chǎn)、氣候調(diào)節(jié)、固碳、調(diào)洪蓄水、提供水源、降解污染物、生物棲息、教育科研、旅游休閑等主要生態(tài)功能[3- 5]。1997年，Costanza[6]等對全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的估算約為33×1012美元，是全球GDP的1.8—2倍，其中僅占陸地面積6%的濕地，生態(tài)服務(wù)價值高達(dá)5×1012美元，這一發(fā)現(xiàn)使得國內(nèi)外學(xué)者掀起了生態(tài)服務(wù)價值研究的熱潮。Turner R·Kerry[7]等提出了濕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)分析的框架，Richard[8]等系統(tǒng)總結(jié)了濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值評價方法及案例。陳仲新[9]對中國的生態(tài)服務(wù)總經(jīng)濟(jì)價值估算為7.8×1012元，是國民生產(chǎn)總值的1.73倍，顯示出生態(tài)服務(wù)功能對社會發(fā)展的重大作用。王偉[10]對溫州三垟城市濕地的生態(tài)服務(wù)功能價值進(jìn)行深入的分析；趙同謙[11]全面的研究了中國濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價值；張曉慧[12]等對黃河三角洲濕地、王鳳珍[13]等對武漢市嚴(yán)東湖城郊過渡帶湖泊濕地、謝正宇[14]等對艾比湖濕地自然保護(hù)區(qū)、張?zhí)烊A[15]對西藏拉薩拉魯?shù)葷竦剡M(jìn)行了生態(tài)服務(wù)功能的價值評估，這些研究結(jié)果突顯了濕地生態(tài)功能的作用和巨大經(jīng)濟(jì)價值。

張掖黑河濕地國家級自然保護(hù)區(qū)是2010年由國務(wù)院批準(zhǔn)成立的，屬于典型的干旱半干旱區(qū)內(nèi)陸濕地生態(tài)系統(tǒng)，是全球八條候鳥遷徙的中亞—印度通道的重要中轉(zhuǎn)站，是河西走廊甚至西北地區(qū)重要的生態(tài)屏障，也是黑河中下游重要的水源涵養(yǎng)地，有著十分重要的生態(tài)安全戰(zhàn)略地位。許多文獻(xiàn)[16- 18]對黑河濕地的生態(tài)效益開展了定性描述，但以定量的貨幣形式的研究還沒有文獻(xiàn)報道。本文參考國內(nèi)外濕地生態(tài)服務(wù)價值研究的理論和方法，通過野外調(diào)查和實驗室分析，對其生態(tài)服務(wù)功能價值進(jìn)行了全面、定量的貨幣化估算，研究結(jié)果將有助于人們更加直觀地認(rèn)識到黑河濕地保護(hù)區(qū)的環(huán)境效益和生態(tài)功能及其對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性，同時也為濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和管理提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

黑河濕地國家級自然保護(hù)區(qū)位于甘肅河西走廊中部的張掖市中北部，區(qū)劃范圍在甘州區(qū)、臨澤縣、高臺縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)為99°17′24″—100°30′15″E,38°56′39″—39°52′30″N,總面積41164.56 hm2，主要包括黑河流域中游干流分布的濕地(圖1)。

按照我國濕地類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，該保護(hù)區(qū)濕地主要包括天然濕地和人工濕地2個大類13個類別[16](表1)。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)資料來源

濕地類型、面積數(shù)據(jù)來源于張掖市黑河流域濕地調(diào)查；氣象數(shù)據(jù)由張掖市氣象局提供；計算中引用的各種參數(shù)均源于張掖市年鑒、物價局、參考文獻(xiàn)及2012年野外調(diào)查及實驗室測定數(shù)據(jù)。所得數(shù)據(jù)利用Excel2003軟件進(jìn)行處理，并對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.2.2 野外調(diào)查及樣品測定

生物量調(diào)查和土壤樣品是研究組2012年10月，采用GPS定位，分別在甘州區(qū)、臨澤縣和高臺縣的典型濕地選擇3個樣帶、8條樣線，平行樣線之間的距離為200 m，長度1.1 km，樣線每隔100 m布設(shè)一個1 m×1 m的草本樣方或10 m×10 m的灌木樣方，開展土壤和植被調(diào)查。其中，植被調(diào)查地上和地下生物量，地上生物量采用剪草法和割灌法取樣，地下生物量采用土鉆法分層取樣、洗根,草本取根3層(地下0—10、10—20、20—40 cm)，灌木取根5層(地下0—10、10—20、20—40、40—60、60—100 cm),生物量均采用烘干法測試[19]；土壤取樣3層(地下0—10、10—20、20—40 cm)，土壤含水量采用烘干法測試，土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀容量法測試[20]。

土壤碳密度C(kg/m2)的計算公式為[21]：

C=Cd×H×B

(1)

式中，Cd為有機(jī)碳含量(g/kg)；H為土壤厚度，取40 cm；B為土壤容重。

圖1 張掖黑河濕地國家級自然保護(hù)區(qū)規(guī)劃圖Fig.1 Heihe wetland national nature reserve layout area of Zhangye

表1 張掖黑河濕地國家級自然保護(hù)區(qū)濕地類型、面積Table 1 Statistics of wetland types and areas in Heihe wetland national nature reserve of Zhangye

數(shù)據(jù)來源于2010年張掖市黑河流域濕地管理局

濕地土壤總固碳量(SOC,kg)的計算公式[22]：

(2)

式中,Si是i類濕地土壤類型的分布面積(hm2)。

1.2.3 各生態(tài)功能采用的評估方法

針對黑河濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)服務(wù)功能的特點，本研究采用了不同的評價方法對保護(hù)區(qū)主要的生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行綜合的貨幣化評價(表2)。同時，在研究過程中結(jié)合保護(hù)區(qū)客觀情況，對相關(guān)公式的參數(shù)進(jìn)行了修正。

表2 研究區(qū)濕地生態(tài)服務(wù)功能的評價方法Table 2 The evaluation method of wetland ecosystem service in study area

(1)市場價值法[12]

(3)

式中,V為物質(zhì)產(chǎn)品價值；Qi為第i類物質(zhì)產(chǎn)量；Pi為第i類物質(zhì)市場價格，n為濕地物質(zhì)產(chǎn)品類型的數(shù)目。

(2)影子工程法

Qt=Vt×t

(4)

式中,Qt代表調(diào)蓄洪水的價值；Vt代表濕地調(diào)水量；t取5.714元[11]，代表建設(shè)1 m3庫容投入的平均成本(參照全國水庫建設(shè)投資額計算)。

(3)旅行費用法

即為旅游者費用支出的總和，包括游客在濕地游覽中所支出的交通費、飲食費、門票、住宿費和旅行時間價值等[13]。

(4)碳稅法

(5)

式中,Y為固碳價值量(元)；Wi為總固碳量(t/a)；A為碳稅率(本文采用國際通用的瑞典碳稅率150 ＄/t，即 1242 元/t)[14]；i為不同類型濕地。

(5)生態(tài)價值法[23]

k=1 /(1+e-t)

(6)

式中,k為社會發(fā)展階段系數(shù)；e為自然對數(shù)的底；t為T減去3(T為恩格爾系數(shù)的倒數(shù)；恩格爾系數(shù)(En)是指食品消費占個人或家庭總消費的百分比，En>60%為貧困、50%

(6)估算保護(hù)區(qū)濕地氣候調(diào)節(jié)功能價值，采用成果參數(shù)法

根據(jù)王繼國的研究方法[24]，通過植物生物量、蒸騰系數(shù)及水面蒸發(fā)量，測算出保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)中水汽蒸發(fā)和植被蒸騰的總量，再以Costanza的研究結(jié)果為參照，結(jié)合研究區(qū)的客觀環(huán)境條件，對結(jié)果數(shù)值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，提出以下?shù)學(xué)計算模型：

V=A·Pi·(WE+WT)

(7)

式中,V表示黑河濕地保護(hù)區(qū)氣候調(diào)節(jié)功能價值；Pi取0.02美元/m3，表示單位體積水汽通過蒸騰作用調(diào)節(jié)氣候的價值，參照2012年美元兌人民幣1∶6.46的匯率，折合人民幣0.129元/m3；WE表示保護(hù)區(qū)濕地水汽蒸發(fā)量，WT表示保護(hù)區(qū)濕地植被水汽蒸騰量，WE和WT越大，說明單位體積水汽調(diào)節(jié)氣候的作用越大，即對區(qū)域氣溫和降水作用增強(qiáng)；A取10.6，為校正系數(shù)，即研究區(qū)域與地帶性林區(qū)干旱指數(shù)的比值，根據(jù)劉巽浩的研究[25]，森林通常分布在干旱指數(shù)小于1.5的地方，而研究區(qū)的干旱指數(shù)為15.87，因此，黑河流域濕地的干旱指數(shù)是地帶性林區(qū)的10.6倍。

2 結(jié)果與分析

2.1 物質(zhì)生產(chǎn)價值

據(jù)研究組調(diào)查統(tǒng)計，保護(hù)區(qū)濕地可作為造紙生產(chǎn)原料的蘆葦(Phragmitesaustralis)面積達(dá)2067 hm2，平均產(chǎn)量為73.4 t/hm2，蘆葦年產(chǎn)量為151717.8 t。此外，保護(hù)區(qū)濕地主要的物質(zhì)產(chǎn)品還包括：人工養(yǎng)殖魚類和企業(yè)生產(chǎn)鹽類。參照公式(3)得出物質(zhì)生產(chǎn)價值為1.78×108元(表3)。

表3 黑河濕地自然保護(hù)區(qū)物質(zhì)生產(chǎn)價值表Table 3 Material production value of Heihe wetland national nature reserve

2.2 氣候調(diào)節(jié)功能價值

保護(hù)區(qū)濕地氣候調(diào)節(jié)功能價值包括研究區(qū)水汽蒸發(fā)量和濕地植被蒸騰量的總價值。

(1)保護(hù)區(qū)濕地年水汽蒸發(fā)量

研究區(qū)濕地水汽蒸發(fā)主要集中在河流濕地、湖泊濕地及人工濕地蓄水區(qū)的自由水面蒸發(fā)量。根據(jù)陳文雄的研究[26]，得出保護(hù)區(qū)黑河流域多年平均水面蒸發(fā)能力為1532 mm，由于蒸發(fā)器測得的蒸發(fā)量要比河流湖泊等實際水體的蒸發(fā)量大，必須乘以一個折減系數(shù)方能得到天然水體的蒸發(fā)量，采用其折減系數(shù)0.8，得到保護(hù)區(qū)水面蒸發(fā)能力為1226 mm。據(jù)表1統(tǒng)計顯示，保護(hù)區(qū)內(nèi)河流濕地、湖泊濕地及人工蓄水區(qū)面積為1.74×104hm2，因此，保護(hù)區(qū)年水汽蒸發(fā)量為2.13×108m3。

(2)沼澤濕地植被蒸騰量

沼澤濕地是保護(hù)區(qū)濕地的主要類型之一，以蘆葦和苔草(Carextristachya)為主要植被類型。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：蘆葦蓋度為70%—100%，苔草蓋度為30%—40%，且散生于淺水處。因此該類型的蒸發(fā)量主要以蘆葦?shù)闹脖徽趄v量為典型。在實測樣方中，選取18個典型的蘆葦、苔草樣方計算生物量(表4)，得出研究區(qū)域蘆葦?shù)牡厣仙锪科骄鶠?49.38 g /m2，即3.5 t/hm2(干重)，因此，研究區(qū)沼澤濕地蘆葦?shù)钠骄戤a(chǎn)量(干重)為3.78×104t。

研究區(qū)濕地蘆葦?shù)哪晟a(chǎn)量與其平均蒸騰系數(shù)之積，即為研究區(qū)沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)年水汽蒸騰量。根據(jù)蘇雨潔的研究[27]，按蘆葦?shù)娜可锪坑嬎?，其蒸騰系數(shù)平均為372，則保護(hù)區(qū)沼澤濕地的植被蒸騰量為1.41×107m3。

表4 張掖黑河濕地自然保護(hù)區(qū)蘆葦生物量統(tǒng)計表Table 4 The reed biomass of Heihe wetland national nature reserve

(3)其它濕地類型的水汽蒸發(fā)量

在保護(hù)區(qū)濕地類型中，以河灘、沙地、鹽堿灘為主的其它濕地面積也相當(dāng)可觀，這部分濕地的水汽蒸發(fā)量按無植被覆蓋區(qū)的潛水蒸發(fā)量來計算。根據(jù)王根緒的研究參數(shù)[28]得到其蒸發(fā)量(表5)。

表5 黑河濕地自然保護(hù)區(qū)其它類型水汽蒸發(fā)量計算表Table 5 Calculated evaporation capacity of others in Heihe wetland national nature reserve

通過濕地的樣方調(diào)查、實驗測試及參數(shù)推算，得到黑河濕地保護(hù)區(qū)年水汽蒸發(fā)量、沼澤濕地的植被蒸騰量以及其它類型濕地的潛水蒸發(fā)量為2.41×108m3，將上述數(shù)值代入(7)式中，得到保護(hù)區(qū)濕地氣候調(diào)節(jié)功能價值約為3.29×108元。

2.3 調(diào)蓄洪水功能價值

保護(hù)區(qū)濕地調(diào)蓄洪水功能價值包括河流濕地、沼澤濕地、湖泊濕地、其它類型濕地調(diào)蓄洪水價值以及研究去內(nèi)水庫蓄水價值之和。評估采用影子工程法進(jìn)行計算。

(1)河流濕地調(diào)洪蓄水價值

河流濕地是保護(hù)區(qū)流域的主要濕地類型，也是區(qū)域的匯水中心，其面積為1.31×104hm2，區(qū)內(nèi)水資源較為豐富，主要接納黑河上游來水。據(jù)水文站觀測，黑河鶯落峽2005—2010年平均年徑流量為19.15×108m3(數(shù)據(jù)來源于張掖市水務(wù)局)。根據(jù)劉文等人研究[29]，蓄水的平均價值量取0.1元/m3，計算得出保護(hù)區(qū)河流濕地調(diào)洪蓄水價值量約為1.92×108元。

(2)沼澤濕地調(diào)洪蓄水價值

沼澤濕地是保護(hù)區(qū)主要濕地類型之一，面積1.1 ×104hm2，以蘆葦和苔草為主要植被類型，土壤質(zhì)地以粘土、亞粘土為主，為蓄水提供了良好的環(huán)境。根據(jù)孟憲民的研究，每1 hm2沼澤濕地能飽和蓄水8100 m3[30]，得出保護(hù)區(qū)沼澤濕地總蓄水量約為0.89×108m3。濕地生態(tài)系統(tǒng)蓄水功能與水庫的作用非常相似，用影子工程法進(jìn)行計算,將數(shù)值代入公式(4)得出：

沼澤濕地調(diào)洪蓄水的價值量= 0.89 ×108(m3)×5.714(元/ m3)= 5.09×108(元)

(3)湖泊濕地調(diào)洪蓄水價值

保護(hù)區(qū)湖泊較淺，面積為0.065×104hm2，且大小不一，平均水深1.4 m，保護(hù)區(qū)湖泊濕地蓄水量約為0.091×104m3。將數(shù)值代入公式(4)得到：

湖泊濕地調(diào)洪蓄水功能價值=0.091×104(m3)×5.714(元/ m3)= 0.000052×108(元)

(4)其它類型濕地調(diào)洪蓄水價值

其它類型的濕地面積為0.72×104hm2，主要包括河灘、鹽堿灘等，由于土壤質(zhì)地及結(jié)構(gòu)與沼澤濕地不同，其土壤蓄水能力也有很大差異，因此，按照區(qū)域?qū)崪y的平均含水量28.6%進(jìn)行估算(表6)，地下水位平均埋深為1.97 m，其它類型濕地的蓄水量為0.41×108m3，代入公式(4)得出，其調(diào)洪蓄水功能價值為2.34×108元。

表6 黑河濕地國家級自然保護(hù)區(qū)土壤含水量/%Table 6 The soil moisture content in Heihe wetland nature reserve

2012年研究組實測數(shù)據(jù)

(5)水庫調(diào)洪蓄水價值

黑河濕地自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)有庫容百萬以上的小型水庫有9座，庫容百萬以下的水庫有12座，水庫總蓄水量為2943×104m3，有效庫容為2640×104m3。代入公式(4)得出：

水庫的調(diào)洪蓄水價值= 2640×104(m3)×5.714(元)=1.51×108(元)

綜上所述，研究區(qū)內(nèi)濕地調(diào)洪蓄水總價值為10.86×108元。

2.4 提供水源功能價值

保護(hù)區(qū)濕地提供水源的功能價值即：濕地為中游地區(qū)提供的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、生態(tài)用水及下游生態(tài)分水總量的貨幣價值。其中，黑河中游和下游水資源分配是1999年國務(wù)院批復(fù)實施“黑河流域綜合治理工程”時提出的黑河干流省際分水方案，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、生態(tài)用水為當(dāng)?shù)貙嶋H用量。根據(jù)2010年當(dāng)?shù)馗鞣N用水類型的成本價格，得出其提供水源的價值量(表7)，其中，下游生態(tài)分水按農(nóng)業(yè)用水的成本價格0.071元/ m3計算，得出研究區(qū)的供水總價值為3.8×108元。

表7 黑河濕地國家級自然保護(hù)區(qū)濕地提供水源價值表Table 7 Values of water supplies function in Heihe wetland nature reserve

價格數(shù)據(jù)來源于張掖市物價局和張掖市統(tǒng)計年鑒

2.5 降解污染物功能價值

降解污染物價值是根據(jù)當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S處理污水的費用來估算。根據(jù)張掖市污水處理廠統(tǒng)計，現(xiàn)甘州區(qū)每天處理污水3.8×104t，甘州區(qū)城市人口為20×104人，則人均的生活污水量為0.19 m3/d。由于流入濕地的未經(jīng)處理的生活污水和工業(yè)污水量難以計數(shù)，加之2003年污水處理廠建成以前，研究區(qū)內(nèi)污水均為濕地天然凈化處理，因此，按照當(dāng)時區(qū)域城鎮(zhèn)人口數(shù)量來估算向研究區(qū)內(nèi)排放污水的總量。據(jù)2003年張掖市年鑒統(tǒng)計，甘州區(qū)、臨澤縣和高臺縣的人口總數(shù)為79.65×104人，城鎮(zhèn)化水平為30.9%，城鎮(zhèn)人口共計24.6×104人。由此推算，全年生活污水的排放量為1706×104t。同時，2003年工業(yè)污水量為1385×104t，則區(qū)域全年的污水總量為3091×104t。目前，張掖污水處理廠處理污水的平均成本為0.8元/t，運用替代法將污水處理的花費代替濕地凈化功能的單位價值，則濕地降解污染物功能價值為0.24728×108元。

2.6 生物棲息地功能價值

保護(hù)區(qū)內(nèi)基本建設(shè)和濕地恢復(fù)的國家投資項目經(jīng)費可作為其生物棲息地功能的基礎(chǔ)價值。根據(jù)張掖濕地局提供的資料，統(tǒng)計出自保護(hù)區(qū)2010年成立以來，區(qū)內(nèi)國家投資的基本建設(shè)及濕地生態(tài)恢復(fù)工程項目資金總額為5360×104元。然而，該值并不能完全代表生物棲息地真正的生態(tài)價值，因此需要運用生態(tài)價值法對該數(shù)值進(jìn)行修正。

根據(jù)張掖市2011年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報，張掖市居民家庭的恩格爾系數(shù)為0.32，處于小康階段。自然保護(hù)區(qū)生態(tài)價值也采用該值，代入公式(6)，則得出保護(hù)區(qū)發(fā)展階段系數(shù)為0.53。即受人們支付水平限制，當(dāng)前基本投資額只占生物棲息總價值的53%，因此研究區(qū)濕地生物棲息地功能的總價值為1.01×108元。

2.7 濕地固碳釋氧價值

研究濕地的固碳價值主要包括區(qū)域內(nèi)濕地植被的固碳量和土壤固碳量兩部分，采用碳稅法進(jìn)行計算。根據(jù)實際的樣方調(diào)查，得出各類型濕地植被固碳量(表8)。

表8 黑河濕地自然保護(hù)區(qū)不同濕地類型植被生物量及固碳量Table 8 Standing biomass and carbon storage of different wetland types in Heihe national nature reserve

保護(hù)區(qū)濕地的土壤類型以鹽化沼澤土為主，局部為灰棕荒漠土、鹽化草甸土及灰鈣土等。參照實驗測試分析，得出不同濕地類型的土壤有機(jī)碳含量，代入公式(1)，得出不同土壤類型的碳密度(表9)。

表9 黑河濕地自然保護(hù)區(qū)不同濕地類型土壤有機(jī)碳含量(Cd)和土壤碳密度(C)Table 9 Carbon storage of different wetland types in Heihe national nature reserve

經(jīng)研究區(qū)域8條樣線土壤物理特性的測定顯示，土壤容重的變化在0.61—1.82 g/cm3，平均值取1.17 g/cm3，同時參照不同類型土壤的碳密度，代入公式(2)，得到保護(hù)區(qū)濕地土壤總固碳量(表10)。其中，蓄水區(qū)及水產(chǎn)池塘的碳密度參照該類型的固碳速率進(jìn)行計算[30]。則研究區(qū)濕地植被和土壤的固碳總量為596412.44 t，代入碳稅公式(5)得出，黑河濕地自然保護(hù)區(qū)固碳總價值為7.41×108元。

表10 黑河濕地自然保護(hù)區(qū)不同濕地類型土壤固碳量Table 10 Carbon storage of different wetland types in Heihe national nature reserve

此外，保護(hù)區(qū)濕地土壤每年的固碳量需參照不同類型土壤的固碳速率計算[31- 32](表11)。則研究區(qū)每年濕地植被和土壤的固碳總量為304664.15 t，代入公式(5)得出，黑河濕地自然保護(hù)區(qū)每年的固碳總價值為3.78×108元。

保護(hù)區(qū)濕地的釋氧價值則是通過光合作用公式和保護(hù)區(qū)植物總生物量估算出釋氧總量，再采用市場價值法進(jìn)行價值估算。由表8 得出保護(hù)區(qū)各濕地類型總生物量為614513.3 t/a，總釋氧量為737415.96 t/a。當(dāng)前工業(yè)制氧成本為400元/t，則保護(hù)區(qū)濕地每年釋氧價值為2.95×108元。

綜上所述，保護(hù)區(qū)濕地每年固碳釋氧總價值為6.73×108元。

表11 黑河濕地自然保護(hù)區(qū)不同濕地類型每年土壤固碳量Table 11 Annual carbon storage of different wetland types in Heihe national nature reserve

2.8 教育科研功能價值

對保護(hù)區(qū)文化科研價值的國家投入即為科研投入的總金額，也可根據(jù)科研的實際花費進(jìn)行估算。張掖濕地保護(hù)局自2006年成立以來，黑河濕地保護(hù)區(qū)的科研總經(jīng)費為9726.5×104元，則黑河濕地自然保護(hù)區(qū)的教育科研價值為0.97×108元。

2.9 旅游休閑功能價值

黑河自然自然保護(hù)區(qū)自2010年正式成立建設(shè)以來，已具備生態(tài)旅游的條件，而且逐年成為熱點，大部分的觀光旅游線路中都包含濕地保護(hù)區(qū)的“國家級濕地公園”附加景點，也是張掖市力推的旅游產(chǎn)品，但現(xiàn)階段還沒有收取門票。因此，對該項功能價值的研究，是按照其潛在的旅游價值進(jìn)行計算。

2011年張掖市全年接待國內(nèi)外游客350×104人次(據(jù)張掖市年鑒統(tǒng)計)。根據(jù)市場調(diào)查，張掖各景點的門票價格和旅游產(chǎn)品價格，得出實際的人均消費在100—140元之間。取平均值120元/人，則保護(hù)區(qū)濕地旅游休閑功能的潛在價值為每年4.2×108元。

3 討論

3.1 與全球及中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對比分析

參照Costanza、陳仲新、謝高地等人[6,9,33]對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的研究結(jié)果，將黑河濕地保護(hù)區(qū)濕地的功能價值與之做對比分析(表12)。

表12 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對比Table 12 Ecosystem services value contrast

全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值數(shù)據(jù)來源于Costanza《The Value of the Worlds′ Ecosystem Services and Natural Capital》；中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別來源于陳仲新，張新時的《中國生態(tài)系統(tǒng)效益的價值》和謝高地《青藏高原生態(tài)資產(chǎn)的價值評估》中的相關(guān)數(shù)據(jù);其中美元兌人民幣的匯率按1997年1∶8.28進(jìn)行轉(zhuǎn)換，原價值經(jīng)過不同年份貼現(xiàn)率計算至2012年

在全球和中國的各種生態(tài)系統(tǒng)類型中，對應(yīng)的濕地單位面積的生態(tài)服務(wù)功能價值都大于整體生態(tài)系統(tǒng)的平均價值。而黑河濕地保護(hù)區(qū)單位面積的生態(tài)功能價值高于我國其它濕地的生態(tài)服務(wù)價值，這是因為該保護(hù)區(qū)濕地位于河西走廊的干旱區(qū)，具有生態(tài)系統(tǒng)的獨特性和功能多樣性。進(jìn)一步分析認(rèn)為，是由于黃河三角洲濕地開發(fā)時間較長，人為活動對生態(tài)系統(tǒng)的干擾較大，使得濕地生態(tài)服務(wù)功能受到了一定的影響，進(jìn)而間接減少了生態(tài)功能的經(jīng)濟(jì)效益[12]；艾比湖濕地屬極端干旱區(qū)的代表性濕地，其生態(tài)環(huán)境更為脆弱，自然條件與保護(hù)區(qū)濕地相比也有一定的局限性，間接降低了該濕地生態(tài)服務(wù)功能的價值[14]；黑河濕地保護(hù)區(qū)與青海湖濕地的地理位置相近，同屬大陸性氣候，但青海湖高原性更顯著些[34]，兩者皆開發(fā)較晚，受人類活動干預(yù)較小，進(jìn)而保存了其較高的生態(tài)功能價值；而位于內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗境內(nèi)、地處黑河流域下游的居延海濕地，由于其濕地屬極端干旱區(qū)，使得區(qū)域內(nèi)地表水資源貧乏，多風(fēng)沙天氣，生態(tài)環(huán)境脆弱，而且多年來黑河中上游水資源的不合理利用，下游人為干擾破壞嚴(yán)重，更加劇了下游生態(tài)環(huán)境的退化[35]，最終導(dǎo)致居延海濕地單位面積生態(tài)功能價值較小。

黑河濕地保護(hù)區(qū)單位面積生態(tài)功能價值低于全球濕地的價值，一是該濕地與我國絕大部分濕地一樣，或多或少的受到了一定的開發(fā)、破壞和污染等，造成了不同程度功能價值的降低與損失，二是黑河濕地保護(hù)區(qū)還可能有極大的功能潛力來充分顯示其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價值[33]。

綜上所述，更加突顯了濕地在全球所有生態(tài)系統(tǒng)中的重要位置及黑河濕地保護(hù)區(qū)在全國的重要作用。

3.2 研究方法探討

研究組通過兩年多時間，對植物生物量、土壤等數(shù)據(jù)開展了大量實地調(diào)查與計算，其中，土壤有機(jī)碳含量與趙銳鋒等[20]2012年黑河中游濕地表層土壤有機(jī)碳含量的研究結(jié)果相符；土壤有機(jī)碳密度的結(jié)果與張俊華[21]2007年黑河中游流域有機(jī)碳分布的研究結(jié)果相符。試驗數(shù)據(jù)為該濕地生態(tài)服務(wù)功能價值的估算提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。調(diào)蓄洪水是該保護(hù)區(qū)濕地最重要的生態(tài)功能，這與Costanza、陳仲新及謝高地等人的研究結(jié)論相一致[6- 7,33]。

由于受估算方法等方面的限制，本文的計算結(jié)果雖在一定程度上反映了該濕地各項生態(tài)功能的價值，但仍存在不確定性和相應(yīng)的誤差。如：傳統(tǒng)的樣帶-樣線-樣方調(diào)查法、土鉆法及生物量收割法有一定的區(qū)域局限性，難以進(jìn)行較大尺度上的生物量推算；黑河保護(hù)區(qū)濕地每年提供的本地生態(tài)用水和下游生態(tài)分水，鑒于沒有統(tǒng)一的生態(tài)用水單價，本文按照農(nóng)業(yè)用水價格進(jìn)行了計算；污染物凈化功能價值的計算，也只是黑河凈化了排入河流的實際數(shù)量，與Costanza的研究結(jié)論相差較大，至于該濕地凈化污水以及對固體、氣體污染物的降解價值的閾值是多少，也有待進(jìn)一步計算。同時，在計算單項服務(wù)功能價值時只考慮了它的最大價值，忽略了不同服務(wù)功能之間的競爭作用。如：當(dāng)濕地行使提供水源功能時，其固碳釋氧功能、蓄水功能、降解污染物功能勢必被削弱，但研究過程中并沒有將這些因素考慮其中，可能存在重復(fù)計算。這些因素都會導(dǎo)致個別價值估算的不準(zhǔn)確性。

在未來的研究中，固碳速率可采用數(shù)學(xué)模型或年紀(jì)標(biāo)記實驗法得出固碳速率[36]，進(jìn)而精確估算出保護(hù)區(qū)濕地每年的固碳量。氣候的調(diào)節(jié)功能價值計算過程中，應(yīng)從濕地調(diào)溫增濕的氣候功能價值來研究可能更為完善。計算機(jī)和遙感技術(shù)的飛速發(fā)展為生態(tài)服務(wù)功能的研究提供了新思路。濕地生態(tài)服務(wù)功能價值的研究重點應(yīng)放在完善和改進(jìn)評價方法及手段，使得評價的結(jié)果具有更高的準(zhǔn)確度，進(jìn)而為濕地的保護(hù)、管理及經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供有利的參考。

4 結(jié)論

通過黑河濕地保護(hù)區(qū)9種生態(tài)服務(wù)功能的價值評估，得出總價值約為32.89×108元(表13)。其中，調(diào)蓄洪水的功能價值最大，占總價值的33.02%；其次為濕地固碳釋氧功能、旅游休閑功能、提供水源功能和氣候調(diào)節(jié)功能，所占比例分別為20.46%、12.77%、11.55%和10.00%，說明黑河濕地自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)功能主要以上述的5項為主。調(diào)蓄洪水、提供水源功能是該保護(hù)區(qū)濕地最重要的生態(tài)功能，更突顯出其在西北干旱區(qū)發(fā)揮著重要的水源涵養(yǎng)和生態(tài)屏障的作用；同時該濕地的旅游休閑功能具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。物質(zhì)生產(chǎn)、生物棲息地及科研教育價值分別占總價值的5.41%、3.07%和2.95%；而降解污染物的功能價值最小，所占比例為0.76%。雖然保護(hù)區(qū)濕地各項生態(tài)服務(wù)功能的價值有所差異，但是相互之間是一個統(tǒng)一的整體，彼此之間關(guān)系密切。

表13 黑河濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)各項服務(wù)功能價值統(tǒng)計表Table 13 Ecosystem services values of Heihe wetland nature reserve

2012年張掖市國民生產(chǎn)總值為291.89×108元，僅占該市總面積1%的黑河濕地自然保護(hù)區(qū)，無疑為干旱區(qū)的張掖市經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了基本的物質(zhì)和環(huán)境條件，同時為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的生態(tài)功能。因此，在今后的濕地規(guī)劃和保護(hù)管理中，要充分重視保護(hù)區(qū)的各項生態(tài)功能的保護(hù)，同時對有潛力的生態(tài)功能進(jìn)行合理的開發(fā)，使得各項功能都發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益，從而促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

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Economic value of wetland ecosystem services in the Heihe National Nature Reserve of Zhangye

KONG Dongsheng1,*, ZHANG Hao2

1HexiUniversity,Zhangye734000,China2CollegeofForestry,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China

Wetland is one of the most important ecosystems on earth. They provide a wide variety of ecological services, including nutrient cycling, carbon storage, flood reduction, provisioning of habitats for wildlife as well as ensuring water supply, food security and livelihoods for people living in developing countries. The aim of this paper is to better understand the economic value of wetland and the services it provides to humanity and to offer a basis for policy and decision making and sustainable development. We take the wetland in the National Nature Reserve located at the Heihe River basin as a case study and collect data from field investigation. We assess the direct ecological service values (ESVs), i.e. biological production and industrial raw material, and indirect ESVs including climate regulation, flood adjustment, water supply, pollutants degradation, habitats providing, carbon sequestration and oxygen release and the value of recreation and culture, of the wetland ecosystem, using some mathematic and economic methods, such as market value method, the shadow engineering method, carbon tax method, ecological method and travel cost method. Results from this study showed that: wetlands in the Heihe Reserve which cover an area of 41164.56 hm2, are divided into natural and constructed wetlands, including river wetland, swamp wetland, lake wetland, aquaculture pond, irrigated land, water reserve, and salt pan and so on, 13 categories in total. The average ESV of the wetland ecosystem in the Heihe reserve was about 3 289 million Yuan per year. Of the total ESV, the annual value of flood adjustment was 1086 million Yuan, followed by the value of carbon sequestration and oxygen release being 673 million Yuan. The annual values of recreation, water supply, climate regulation, habitats provisioning, culture and pollutant degradation are 420, 380, 329, 101, 97 and 25 million Yuan, respectively. The direct ESV of the wetland ecosystem, namely industrial raw material production, is 178 million Yuan per year, which account for 5.4% of the total ESV. The results indicated that the ESVs of wetland is huge and indirect value is substantially greater than the direct value, which suggests that we should attach great importance to the significance of wetland′s ecosystem service functions in ecological construction practices in river basin in desert area of China. We expect our study could help to cover the shortage of enough knowledge of service value of wetland ecosystem in arid regions thereby promoting the exclusion of blind development，irrational utilization and severely damage of the ecological environment, and achieve sustainable regional development.

ecological system; ecosystem services; indirect use values; direct use values; the Heihe Wetland Nature Reserve

甘肅省科技支撐計劃項目(1104FKCG160)

2013- 05- 14;

日期:2014- 04- 11

10.5846/stxb201305141053

*通訊作者Corresponding author.E-mail: kongdsh@sohu.com

孔東升, 張灝.張掖黑河濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)服務(wù)功能價值評估.生態(tài)學(xué)報,2015,35(4):972- 983.

Kong D S, Zhang H.Economic value of wetland ecosystem services in the Heihe National Nature Reserve of Zhangye.Acta Ecologica Sinica,2015,35(4):972- 983.